基于行為的AUV規(guī)劃修復方法研究.pdf

1、智能水下機器人(Autonomous Underwater Vehicles，AUV)具有在動態(tài)不確定海洋環(huán)境中自主執(zhí)行多種任務的功能，是進行海洋開發(fā)、資源探測的利器。由于海洋環(huán)境中具有不確定性，在AUV正常執(zhí)行任務的過程中有可能遇到各種不確定事件，這些不確定事件不僅會影響任務的順利執(zhí)行，甚至會威脅AUV的安全。在遇到不確定事件后，AUV必須重新規(guī)劃以使自己能適應改變后的環(huán)境，順利完成被賦予的使命任務。本文針對發(fā)生不確定事件時，AUV行

2、為層規(guī)劃快速恢復的問題，使用規(guī)劃修復方法對原規(guī)劃進行快速修復，達到提升AUV智能水平和自適應水平的效果。
　　本文首先對 AUV采用的分層規(guī)劃體系結構各層功能進行介紹，各層之間相互獨立又聯(lián)系密切。通過對行為層的恢復能力和不確定事件的特點的研究，確定 GPS校正，航行偏離，突現(xiàn)障礙物和目標丟失四種不確定事件在行為層進行恢復，明確了行為層規(guī)劃修復亟待解決的實際問題。然后，根據(jù)對規(guī)劃修復算法進行的研究，結合行為規(guī)劃實時性強、規(guī)模較小和優(yōu)

3、先級高的性質，確定基于插入刪除的規(guī)劃修復方法，并對該方法中的移除部分和插入部分針對在行為層的應用需要進行改進。在移除部分使用移除樹結構確定要移除的動作集，并通過啟發(fā)式方法計算移除樹的代價，優(yōu)先移除代價較小的。插入部分以被選擇的移除樹的動作為可行解空間中，使用規(guī)劃方法找到一段新的規(guī)劃，替換規(guī)劃中失效部分。最后，結合AUV實際任務需求和不確定事件，把基于插入刪除的規(guī)劃修復方法用于航行任務和區(qū)域搜索任務行為層快速修復中。在航行任務中主要處理突

4、現(xiàn)障礙物，利用插入刪除的方法對A*算法進行改進，改進A*算法能對突現(xiàn)障礙物進行快速修復。在區(qū)域搜索任務中通過插入刪除任務狀態(tài)實現(xiàn)對于目標丟失任務的快速修復。以對這兩個任務改造為基礎，總結了使其他任務具有快速修復能力的一般方法。
　　通過航行任務，區(qū)域搜索任務和管道跟蹤任務的仿真實驗，證明基于插入刪除的方法在動態(tài)海洋環(huán)境下針對不確定事件進行快速恢復的有效性，同時證明同一不確定事件在不同任務中的恢復方法具一般性，便于擴展到其他任務中。